마이크로 미생물의 주광성을 활용한 바이오에너지 하베스팅 시스템 설계를 위한 다중물리 모델 개발 연구 (Development of Multiphysics Model for Phototaxis-based Bioenergy Harvesting System from Microorganisms)

서지정보

· 발행기관 : 대한기계학회
· 수록지 정보 : 대한기계학회논문집 A / 44권 / 12호 / 941 ~ 946페이지
· 저자명 : 송지환

초록

마이크로 알지(microalgae)와 같은 미생물은 스스로 지방질을 생산해 내는 능력이 있으며 주변 구조물과의 충돌과 같은 스트레스 환경에 놓일 경우 지방질 생산 능력은 향상된다. 또한 이들 세포는 빛에 반응하여 빛이 발산되는 방향을 찾아 이동하는 주광성(phototaxis) 거동의 특징을 보이기도 한다. 따라서 주광성 거동을 이용하여 마이크로 알지 세포와 구조물과의 충돌을 증폭시킬 수 있다면 바이오에너지 생산성 향상을 기대할 수 있다. 본 논문에서는 이러한 가능성을 확인하기 위해 마이크로 미생물의 무작위 행보(random walk)와 주광성 거동을 모두 표현 가능한 해석 모델 개발과 주변 마이크로 구조물과 세포 간의 충돌 양상을 평가할 수 있는 모델을 개발하였으며, 이를 바탕으로 주광성을 이용한 스트레스 제어 및 증폭이 가능함을 보인다.

영어초록

Energy harvesting systems of microalgae, which are based on the stimulus provided by mechanical stress, enable high productivity of lipids because, in these systems, the physical stress is directly exerted on the microalgae compared to environmental stimulus-based systems, which comprise stimuli such as pH, temperature, and nitrogen content. In this paper, we propose an energy harvesting system for microalgae, which can facilitate the amplification and high controllability of mechanical stress. The design of this system is composed of micropillars, and mechanical stress is generated via collisions between the microalgae and micropillars. Simultaneously, the mechanical stress can be amplified and controlled via the phototaxis of microalgae with respect to the light source. In order to validate this phenomenon and evaluate the collisions of microalgae, a numerical model based on the random and phototactic motions of microalgae was developed. Numerical simulations show that the collisions between the microalgae and pillar can be controlled and amplified using the light source.

참고자료

· 없음